Defining Rational Photoelectron Routing for Targeted Intracellular Energy Transfer
標的細胞内エネルギー伝達のための合理的な光電子経路の定義 (AI 翻訳)
Hao Wang, Jialu Li, Yuhua Feng, Lin Wang, Donghao He, CK Zeng, Zhonghua Cai, Kemeng Xiao, Bo Wang
🤖 gxceed AI 要約
日本語
微生物人工光合成の効率向上を目的とし、リボフラビンを用いた選択的NADPH再生戦略を報告。光励起RFがNADP+に特異的に結合し電子伝達する機構を解明。in vivoでNADPHレベルを上昇させ、NADPH依存代謝産物の合成を促進。多種微生物での検証により一般性を示した。
English
This paper reports a strategy using riboflavin (RF) to selectively direct photogenerated electrons toward intracellular NADPH regeneration in microbial artificial photosynthesis. Light-excited RF specifically binds NADP+ and transfers electrons, elevating NADPH levels and enhancing NADPH-dependent metabolite synthesis. The mechanism is validated across species and products, establishing a general framework for efficient artificial photosynthesis.
Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.
📝 gxceed 編集解説 — Why this matters
日本のGX文脈において
基礎研究であるが、光駆動型の生体触媒プロセスはカーボンニュートラルな化学品生産など日本のGX戦略に貢献する可能性がある。現時点では直接的な政策連動はない。
In the global GX context
This work advances artificial photosynthesis, a key area for global clean energy transition and carbon fixation technologies. It provides a mechanistic framework that could be applied to bioelectrochemical systems for sustainable fuel and chemical production.
👥 読者別の含意
🔬研究者:Provides a mechanistic understanding of selective photoelectron transfer for NADPH regeneration, relevant for synthetic biology and artificial photosynthesis.
📄 抄録（日本語訳）
抄録 微生物人工光合成は、光駆動型バイオものづくりのための有望な戦略を提供するが、その効率は、光生成電子の代謝利用可能な還元力への非選択的な変換によって依然として制限されており、エネルギー散逸と光捕捉と代謝反応の間の弱い結合を引き起こす。ここでは、膜透過性かつ生体適合性のあるフラビン光増感剤であるリボフラビン（RF）を用いて、光子エネルギーを細胞内NADPH再生へ選択的に導く合理的戦略を報告する。量子化学計算と分光学的解析により、光励起されたRFはNADP＋に対して特異的な結合親和性と好ましい電子移動傾向を示すことが明らかになった。生体内では、RF活性化により細胞内NADPHレベルが顕著に上昇し、NADPH還元酵素関連経路を介したNADPH依存性代謝物の合成が強化された。トランスクリプトーム解析と阻害解析により、RF媒介性NADPH再生は、グルコース‐6‐リン酸デヒドロゲナーゼ媒介フラックスではなく、NADP＋/NADPH酸化還元酵素に結び付けられ、一方でNADH関連酸化還元遺伝子はほぼ影響を受けず、この還元経路の選択性が実証された。異種間および多製品検証によりこれらの結果は一貫して再現され、異なるNADPH依存性微生物宿主にわたるこのメカニズムの一般性が強調された。本研究は、光生成電子を特定の細胞内還元当量へ導くための、機構的に定義され広く適用可能な枠組みを確立し、効率的な人工光合成およびバイオ電気化学プラットフォームへの道を開くものである。
AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。
📄 Abstract（原文）
ABSTRACT Microbial artificial photosynthesis offers a promising strategy for light‐driven biomanufacturing, yet its efficiency remains limited by the non‐selective conversion of photogenerated electrons into metabolically usable reducing power, causing energy dissipation and weak coupling between light capture and metabolic reactions. Here, we report a rational strategy using riboflavin (RF), a membrane‐permeable and biocompatible flavin photosensitizer, to selectively channel photonic energy into intracellular NADPH regeneration. Quantum chemical calculations and spectroscopic analyses reveal that light‐excited RF exhibits a specific binding affinity and favorable electron transfer trend toward NADP + . In vivo, RF activation markedly elevated intracellular NADPH levels and enhanced the synthesis of NADPH‐dependent metabolites through NADPH reductase‐associated pathways. Transcriptomic and inhibition analyses linked RF‐mediated NADPH regeneration to NADP + /NADPH redox enzymes rather than glucose‐6‐phosphate dehydrogenase‐mediated flux, while NADH‐related redox genes remained largely unaffected, demonstrating the selectivity of this reductive route. Cross‐species and multi‐product validations consistently reproduced these results, underscoring the generality of this mechanism across distinct NADPH‐dependent microbial chassis. This work establishes a mechanistically defined and broadly applicable framework for directing photogenerated electrons into specific cellular reducing equivalents, paving the way for efficient artificial photosynthetic and bioelectrochemical platforms.
🔗 Provenance — このレコードを発見したソース
- openalex https://doi.org/10.1002/anie.2408585first seen 2026-07-03 04:54:27
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gxceed は公開メタデータに基づく研究支援データセットです。要約・翻訳・解説は AI 支援で生成されています。 最終的な解釈・検証は利用者が原典資料に基づいて行うことを前提とします。